(57)【要約】【課題】本発明は、基板の内部を伝搬してきた光の利用効率を向上させることができる導光板、発光装置、液晶表示装置、および導光板の製造方法を提供する。【解決手段】光源から入射した光を伝搬する基板と、前記基板の一方の主面に隣接して設けられ、前記基板の前記主面に隣接する面と対向する面に回折格子を有する変換部と、を備え、前記変換部の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高いこと、を特徴とする導光板が提供される。【選択図】図１
2010033772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射した光を伝搬する基板と、
前記基板の一方の主面に隣接して設けられ、前記基板の前記主面に隣接する面と対向する面に回折格子を有する変換部と、
を備え、
前記変換部の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高いこと、を特徴とする導光板。
【請求項２】
前記光源から入射して前記基板の内部を伝搬する光の伝搬角度よりも、前記変換部の内部を伝搬する光の伝搬角度のほうが小さいこと、を特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記変換部の屈折率は、１．９以上、３以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
【請求項４】
前記基板の屈折率は、１．４５以上、１．５５以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の導光板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の導光板と、
前記導光板の光入射面と対向して設けられた光源と、
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記導光板の前記光入射面と略直交する方向には、光出射面が設けられていること、を特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の発光装置と、
前記発光装置が有する導光板の光出射面に対向して設けられた液晶表示パネルと、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
回折格子の形状を転写する凹凸部が形成された金型を用いて、変換部の一方の主面に前記回折格子を形成し、
前記変換部の前記回折格子が形成された面と対向する面に、前記変換部の屈折率よりも低い屈折率を有する基板を設けること、
を特徴とする導光板の製造方法。
【請求項９】
変換部と、前記変換部の屈折率よりも低い屈折率を有する基板と、を接合し、
回折格子の形状を転写する凹凸部が形成された金型を用いて、前記変換部の主面に回折格子を形成すること、
を特徴とする導光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板、発光装置、液晶表示装置、および導光板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度の発光装置が求められるようになってきている。例えば、液晶表示装置などにおいては高輝度の表示特性が求められるようになってきており、液晶表示装置などに設けられる発光装置（バックライトユニット）に高輝度であることが要求されるようになってきている。
【０００３】
ここで、液晶表示装置などに設けられる平面状の発光装置（バックライトユニット）は、液晶表示パネルの表示面の裏側、すなわち、アレイ基板の主面と対向して設けられ、光出射面を有する導光板と、この導光板の側縁に対向配置された光源と、を備えている。このような発光装置においては、高輝度の発光ダイオードなどを光源として用いることで高輝度化を図るようにしている。また、導光板における光の利用効率を向上させることで発光装置の高輝度化を図る技術も提案されている（特許文献１、２を参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、導光板に設けられた基板の光出射面に拡散フィルムとプリズムシートとを積層して設ける技術が開示されている。この特許文献１に開示がされた技術においては、基板の内部を伝搬してきた光を拡散フィルムで拡散させ、拡散させた光の光路をプリズムシートで制御することで、光の利用効率を向上させるようにしている。    
しかしながら、拡散フィルムとプリズムシートとを積層して設けているため、構成の複雑化、高コスト化を招くことになっていた。
【０００５】
そのため、特許文献２に開示がされた技術のように拡散フィルムとプリズムシートとを用いない技術が提案されている。        
特許文献２に開示がされた技術においては、導光板に設けられた基板の光出射面に基板よりも屈折率の高い薄膜層を形成するようにしている。そして、基板の内部を伝搬してきた光が基板の光出射面で全反射されるのを防止することで光の利用効率を向上させるようにしている。    
しかしながら、スネルの法則によれば、基板のみの場合（屈折率の高い薄膜層が設けられていない場合）において、基板の内部を伝搬してきた光が基板と空気との界面で全反射されるときの伝搬角と、屈折率の高い薄膜層が設けられた場合において、基板の内部を伝搬してきた光が屈折率の高い薄膜層へ入射し屈折により角度を変え、その後、空気との界面で全反射されるときの基板内部での元々の伝搬角と、は等しいことになる。そのため、基板の内部を伝搬してきた光が光出射面で全反射されるときの条件に変化はなく、光の利用効率を向上させることができないおそれがあった。
【特許文献１】特開２００６−１１９４１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、基板の内部を伝搬してきた光の利用効率を向上させることができる導光板、発光装置、液晶表示装置、および導光板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、光源から入射した光を伝搬する基板と、前記基板の一方の主面に隣接して設けられ、前記基板の前記主面に隣接する面と対向する面に回折格子を有する変換部と、を備え、前記変換部の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高いこと、を特徴とする導光板が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の導光板と、前記導光板の光入射面と対向して設けられた光源と、を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の発光装置と、前記発光装置が有する導光板の光出射面に対向して設けられた液晶表示パネルと、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、回折格子の形状を転写する凹凸部が形成された金型を用いて、変換部の一方の主面に前記回折格子を形成し、前記変換部の前記回折格子が形成された面と対向する面に、前記変換部の屈折率よりも低い屈折率を有する基板を設けること、を特徴とする導光板の製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、変換部と、前記変換部の屈折率よりも低い屈折率を有する基板と、を接合し、回折格子の形状を転写する凹凸部が形成された金型を用いて、前記変換部の主面に回折格子を形成すること、を特徴とする導光板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の内部を伝搬してきた光の利用効率を向上させることができる導光板、発光装置、液晶表示装置、および導光板の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る導光板、発光装置を例示するための模式図である。      
また、図２は、比較例に係る導光板、発光装置を例示するための模式図である。    
まず、図２に例示をする比較例に係る導光板、発光装置について説明をする。      
図２に示すように、発光装置１００には導光板１０１、光源１０２が設けられている。  導光板１０１は、光源１０２から入射した光を伝搬することができるように透明材料で形成されている。また、導光板１０１の一方の主面には光出射面１０３が設けられ、光出射面１０３には回折格子１０４が設けられている。光出射面１０３と略直交する方向における導光板１０１の一方の端面には光入射面１０５が設けられている。光入射面１０５は光の入射が阻害されないようにするために、必要に応じて研磨加工されている。そして、光入射面１０５と対向するようにして光源１０２が設けられている。
【００１５】
導光板１０１の材質としては、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などのような透明な有機材料、ガラスなどのような透明な無機材料を例示することができる。また、光出射面１０３に設けられた回折格子１０４としては、図２に例示をしたような矩形断面形状を有するものを例示することができる。ただし、回折格子１０４の断面形状はこれに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、回折格子１０４の周期（ピッチ）を４００〜５００ｎｍ程度とすれば光を光出射面１０３と略直交する方向（正面側）に出射させることができる。
【００１６】
光源１０２としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＣＣＦＬ（冷陰極線管）などを例示することができる。また、光源１０２は白色光を発光するものであってもよいし、例えば、赤色、緑色、青色またはこれらの混色を発光するものであってもよい。また、光源１０２は、１つだけ設けられるようにすることもできるし、複数設けられるようにすることもできる。
【００１７】
図２に示すように、光源１０２から放射された光は、光入射面１０５から導光板１０１の内部に入射される。光源１０２から全方向に向かって光が放射され、光入射面１０５が平坦であるとすると、導光板１０１の内部を伝搬する光の伝搬角度θ２は、導光板１０１の屈折率と外気（空気）の屈折率とで決定される。すなわち、スネルの法則に従って伝搬角度θ２が決定される。例えば、導光板１０１の屈折率が１．４５程度の場合（例えば、ガラスなどの場合）には、伝搬角度θ２は４６°〜９０°程度となる。このように、導光板１０１の内部を伝搬する光の伝搬角度θ２は比較的広範囲に亘っている。また、伝搬角度θ２は光出射面１０３に直交する方向に対する角度をいう。また、伝搬角度θ２は、回折格子１０４に入射する際の入射角度ともなる。なお、必要に応じてレンズなどで配光角を変えて導光板１０１の内部に光を入射させてもよい。
【００１８】
導光板１０１の内部を伝搬する光は、導光板１０１の光出射面１０３と対向する側の面と、外気（空気）との界面では全反射される。そして、光出射面１０３と外気（空気）との界面において回折格子１０４に角度θ２で入射し、回折効果により光の一部が空気中へ取り出され、残りの光は導光板１０１の内部へと反射される。なお、回折効果により光の一部が取り出される際の効率が回折効率となる。すなわち、回折効率を向上させることができれば、効率よく光を取り出せることになる。
【００１９】
ここで、伝搬角度θ２（回折格子１０４への入射角度）の全範囲に亘って光を光出射面１０３から出射させることができれば、光の利用効率を向上させることができる。ところが、本発明者の得た知見によれば、伝搬角度θ２（回折格子１０４への入射角度）が大きくなれば回折効率が低下してしまうことが判明した。
【００２０】
図３は、回折格子への入射角度（伝搬角度θ２）と回折効率との関係を例示するためのグラフ図である。なお、導光板１０１の屈折率を１．４５、光の波長を５３０ｎｍ、回折格子１０４の断面形状を矩形とし、その周期（ピッチ）を５００ｎｍとした場合である。  図３に示すように、回折格子１０４への入射角度（伝搬角度θ２）が大きくなれば回折効率は低下する。また、前述した４６°〜９０°の範囲においても入射角度（伝搬角度θ２）が大きくなれば回折効率はさらに低下する。
【００２１】
すなわち、導光板１０１の内部を伝搬する光のうち伝搬角度θ２が小さいものしか効率よく出射させることができない。そのため、伝搬角度θ２の全範囲としてみれば光の利用効率が低下してしまうことになる。
【００２２】
図４は、回折効率を例示するためのグラフ図である。なお、横軸は光出射面１０３からの出射角度を表している。この場合、横軸の「０°」は、導光板１０１の光出射面１０３に直交する方向、すなわち導光板１０１の正面方向を表している。また、導光板１０１の屈折率を１．４５、光の波長を５３０ｎｍ、回折格子１０４の断面形状を矩形とし、その周期（ピッチ）を５００ｎｍとした場合である。また、グラフ図中の「Ａ」は回折格子１０４への入射角度（伝搬角度θ２）が５０°〜６９°の範囲のものの平均値を表し、「Ｂ」は回折格子１０４への入射角度（伝搬角度θ２）が７０°〜９０°の範囲のものの平均値を表している。      
図４に示すように、回折格子１０４への入射角度（伝搬角度θ２）が大きいものの場合（Ｂの場合）には、小さいものの場合（Ａの場合）に比べて回折効率が１／３程度まで低下してしまうことがわかる。
【００２３】
図５は、他の比較例に係る導光板、発光装置を例示するための模式図である。    
図５に示すように、発光装置１００ａには導光板１０１ａ、光源１０２が設けられている。この場合、図２に例示をしたものとは導光板１０１ａの屈折率が異なるものとされている。すなわち、導光板１０１ａの屈折率を２程度とした場合（例えば、透光性セラミックスや高屈折率樹脂などの場合）である。
【００２４】
前述したように、導光板１０１ａの内部を伝搬する光の伝搬角度θ３は、導光板１０１ａの屈折率と外気（空気）の屈折率で決定される。そのため、図５に例示をした場合（屈折率が２程度の場合）には、伝搬角度θ３は６０°〜９０°程度となる。
【００２５】
図６は、図５に例示をした導光板における回折格子への入射角度（伝搬角度θ３）と回折効率との関係を例示するためのグラフ図である。なお、導光板１０１ａの屈折率を２、光の波長を５３０ｎｍ、回折格子１０４の断面形状を矩形とし、その周期（ピッチ）を５００ｎｍとした場合である。      
図６に示すように、回折格子１０４への入射角度（伝搬角度θ３）が大きくなれば回折効率は低下する。また、前述した６０°〜９０°の範囲においても入射角度（伝搬角度θ３）が大きくなれば回折効率はさらに低下する。
【００２６】
すなわち、導光板１０１ａの内部を伝搬する光のうち伝搬角度θ３が小さいものしか効率よく出射させることができない。そのため、導光板の屈折率を単に変えるだけでは光の利用効率を向上させることができないことがわかる。
【００２７】
次に、図１に戻って、本実施の形態に係る導光板、発光装置について例示をする。
図１に示すように、発光装置１には導光板１１、光源２が設けられている。
導光板１１は、光源２から入射した光を伝搬する基板１２と、基板１２の一方の主面に設けられ基板１２を介して入射した光の伝搬角度の範囲を変換する変換部１３と、を備えている。また、変換部１３の基板１２に設けられる側の面と対向する面には光出射面３が設けられ、光出射面３には回折格子４が設けられている。また、光出射面３と略直交する方向における基板１２の一方の端面には光入射面５が設けられている。光入射面５は光の入射が阻害されないようにするために、必要に応じて研磨加工されている。そして、光入射面５と対向するようにして光源２が設けられている。
【００２８】
基板１２は、光源２から入射した光を伝搬させることができるように透明材料で形成されている。また、変換部１３も基板１２を介して入射した光を透過させることができるように透明材料で形成されている。
【００２９】
ここで、変換部１３は基板１２を介して入射した光の伝搬角度を効率よく外部に出射できるような範囲に変換する機能を有する。すなわち、基板１２を介して入射した光の伝搬角度が小さくなるように変換する機能を有する。
【００３０】
本実施の形態においては、変換部１３の屈折率を基板１２の屈折率よりも高くすることで、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１より、変換部１３の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１ａが小さくなるように変換している。なお、光の伝搬角度の変換に関しては後述する。
この場合、例えば、基板１２の屈折率を１．４５以上、１．５５以下とすることができ、変換部１３の屈折率をこれよりも高いものとすることができる。１．４５以上、１．５５以下の屈折率を有する材料としては、例えば、アクリル樹脂（屈折率１．４９程度）やポリカーボネイト樹脂（屈折率１．５３程度）などのような透明な有機材料、ガラス（屈折率１．４５程度）などのような透明な無機材料を例示することができる。  
また、変換部１３は、光の伝搬角度を変換させるために設けられるものであるため、その厚みを薄くすることもできる。例えば、基板１２の厚みを５００μｍ程度、変換部１３の厚みを５μｍ程度とすることができる。
光出射面３に設けられた回折格子４としては、図１に例示をしたような矩形断面形状を有するものを例示することができる。ただし、回折格子４の断面形状はこれに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００３１】
また、回折格子４は、光を光出射面３と略直交する方向（正面側）に出射させるものとすることが好ましい。ここで、空気中への光の出射角度θ４は下記の（１）式により求めることができる。
【００３２】
ｎ２sinθ１ａ±ｍλ／ｐ＝ｎ１sinθ４    ・・・（１）
ここで、λは波長、ｐは回折格子の周期（ピッチ）、ｎ２は変換部１３の屈折率、ｎ１は外気（空気）の屈折率、ｍは整数である。    
そのため、光を光出射面３と略直交する方向（正面側）に出射させるようにするためには、θ４がゼロ付近の値となるように回折格子４の周期ｐを決定すればよい。例えば、波長５３０ｎｍ、ｎ２＝１．４５の場合は、回折格子４の周期（ピッチ）を４００〜５００ｎｍ程度とすれば、光出射面３と略直交する方向（正面側）に光を出射させることができる。
【００３３】
光源２としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＣＣＦＬ（冷陰極線管）などを例示することができる。また、光源２は白色光を発光するものであってもよいし、例えば、赤色、緑色、青色またはこれらの混色を発光するものであってもよい。ただし、光源２の発光方式、発光色は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、光源２は、１つだけ設けられるようにすることもできるし、複数設けられるようにすることもできる。
【００３４】
図１に示すように、光源２から放射された光は、光入射面５から基板１２の内部に入射する。光源２から全方向に向かって光が放射され、光入射面５が平坦であるとすると、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１は、基板１２の屈折率と外気（空気）の屈折率とで決定される。すなわち、スネルの法則に従って伝搬角度θ１が決定される。例えば、基板１２の屈折率が１．４５程度の場合（例えば、ガラスなどの場合）には、伝搬角度θ１は４６°〜９０°程度となる。また、必要に応じてレンズなどで配光角を変えて基板１２の内部に光を入射させてもよい。この場合、基板１２の内部を伝搬する光は、基板１２の変換部１３が設けられた側と対向する側の面と、外気（空気）との界面では全反射される。
【００３５】
また、基板１２の内部を伝搬する光は、基板１２と変換部１３との界面においてはスネルの法則に従って屈折し、変換部１３の内部に入射される。変換部１３の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１ａは、基板１２の屈折率と変換部１３の屈折率と外気（空気）の屈折率とで決定される。例えば、基板１２の屈折率が１．４５程度（例えば、ガラスなどの場合）、変換部１３の屈折率が２程度の場合（例えば、透光性セラミックスや高屈折率樹脂などの場合）には、伝搬角度θ１ａは３１°〜４７°程度となる。      
そして、変換部１３の内部を伝搬する光は、変換部１３と外気（空気）との界面において回折格子４に角度θ１ａで入射し、回折効果により光の一部が空気中へ取り出され、残りの光は変換部１３の内部へ向けて反射される。
【００３６】
このように、基板１２の内部を伝搬する光を変換部１３に入射させることで伝搬角度の範囲を変換することができる。この場合、変換部１３の屈折率を基板１２の屈折率よりも高くすることで伝搬角度が小さくなるように変換することができる。なお、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１は、変換部１３に入射する際の入射角ともなる。また、変換部１３の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１ａは、回折格子４に入射する際の入射角度ともなる。
【００３７】
すなわち、基板１２と変換部１３とを設けるようにすれば、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１と、回折格子４への入射角度θ１ａとを分離することが可能となり、変換部１３の屈折率を変えることにより回折格子４への入射角度θ１ａを回折効率の高い範囲に変換することが可能となる。      
例えば、例示をしたものの場合には、伝搬角度θ１（４６°〜９０°程度）を伝搬角度θ１ａ（３１°〜４７°程度）に変換することができる。
【００３８】
そして、変換部１３における伝搬角度θ１ａを小さくすることができるので、伝搬角度θ１ａ（回折格子４への入射角度）の全範囲に亘って光を効率よく出射させることができるようになる。そのため、回折効率を向上させることができ、光の利用効率を向上させることができるようになる。このことは、高輝度の発光装置１とすることができることにもなる。
【００３９】
図７は、回折効率を例示するためのグラフ図である。なお、横軸は光出射面３からの出射角度を表している。この場合、横軸の「０°」は、光出射面３に直交する方向、すなわち導光板１１の正面方向を表している。また、基板１２の屈折率を１．４５、変換部１３の屈折率を２、光の波長を５３０ｎｍ、回折格子４の断面形状を矩形とし、その周期（ピッチ）を５００ｎｍとした場合である。      
また、図４に示した比較例の場合と比較するために、グラフ図中の「Ｃ」は基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１が５０°〜６９°の範囲のものの平均値を表し、「Ｄ」は伝搬角度θ１が７０°〜９０°の範囲のものの平均値を表している。すなわち、光源から放射された光の伝搬角度としては、図７の「Ｃ」と図４の「Ａ」、図７の「Ｄ」と図４の「Ｂ」とが同一の範囲となっている。
【００４０】
本実施の形態によれば、変換部１３の作用により伝搬角度θ１を伝搬角度θ１ａへと変換することができる。すなわち、大きな伝搬角度θ１を小さな伝搬角度θ１ａへと変換することができる。  
そのため、図７に示すように、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１が大きいものの場合（Ｄの場合）であっても、小さいものの場合（Ｄの場合）であっても同じような回折効率を得ることができる。その結果、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１の全範囲に亘って光の利用効率を向上させることができる。このことは、高輝度の発光装置１とすることができることにもなる。
【００４１】
図８は、基板の屈折率と変換部の屈折率との組合せによる効果を例示するためのグラフ図である。また、図８（ａ）は回折効率を例示するためのグラフ図であり、図８（ｂ）は変換部の屈折率と正面方向における回折効率との関係を例示するためのグラフ図である。また、図８に例示をしたものの場合には、基板１２の屈折率を１．４５とし、変換部１３の屈折率を変更するようにしている。図８（ａ）中の「×印」は、図２に例示をした比較例に係る導光板１０１の場合であり、導光板１０１の屈折率を１．４５とした場合である。なお、図８（ａ）中の点線は比較例に係る導光板１０１の回折効率の値（６％程度）を表している。
【００４２】
図８（ａ）に示すように、変換部１３を設けるものとすれば、比較例に係る導光板１０１（×印）よりも回折効率を向上させることができる。また、変換部１３の屈折率を高めるほど回折効率を向上させることができる。
【００４３】
また、図８（ｂ）に示すように、正面方向における回折効率を向上させるためには、変換部１３の屈折率を１．９以上、３以下とすることが好ましい。この場合、材料選択の自由度を考慮すれば、材料選択が比較的容易となる屈折率が１．９以上、２．５以下とすることが好ましい。
【００４４】
図９は、基板の屈折率と変換部の屈折率との組合せによる効果を例示するためのグラフ図である。また、図９（ａ）は回折効率を例示するためのグラフ図であり、図９（ｂ）は変換部の屈折率と正面方向における回折効率との関係を例示するためのグラフ図である。
【００４５】
また、図９に例示をしたものの場合には、基板１２の屈折率を１．５とし、変換部１３の屈折率を変更するようにしている。図９（ａ）中の「×印」は、図２に例示をした比較例に係る導光板１０１の場合であり、導光板１０１の屈折率を１．５とした場合である。なお、図９（ａ）中の点線は比較例に係る導光板１０１の回折効率の値（６％程度）を表している。すなわち、図９に例示をするものは、図８における基板１２の屈折率１．４５を１．５に変更した場合を例示するものである。
【００４６】
図９（ａ）に示すように、変換部１３を設けるものとすれば、比較例に係る導光板１０１（×印）よりも回折効率を向上させることができる。また、変換部１３の屈折率を高めるほど回折効率を向上させることができる。
【００４７】
また、図９（ｂ）に示すように、正面方向における回折効率を向上させるためには、変換部１３の屈折率を１．９以上、３以下とすることが好ましい。この場合、材料選択の自由度を考慮すれば、材料選択が比較的容易となる屈折率が１．９以上、２．５以下とすることが好ましい。      
また、図８、図９からは、基板１２の屈折率を１．４５〜１．５程度の幅で変化させても、変換部１３の屈折率との組合せ関係においては大きな差がないこともわかる。例えば、基板１２の材料としてアクリル樹脂（屈折率１．５程度）やガラス（屈折率１．４５程度）などを選択したような場合には、変換部１３の屈折率が１．９以上、３以下となるような透明材料を選択すればよい。この場合、変換部１３の屈折率を１．９以上、２．５以下とすれば、材料選択を比較的容易にすることができる。例えば、変換部１３の材質としては透光性セラミックス（屈折率２程度）や高屈折率樹脂などを例示することができる。
【００４８】
また、図８（ｂ）、図９（ｂ）からは、変換部１３の屈折率を１．９以上、３以下、または１．９以上、２．５以下とすれば、比較例に係る導光板１０１の値（図中の点線の値）と比べて、正面方向における回折効率を４倍〜５．５倍程度向上させることができることがわかる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基板１２の一方の主面に変換部１３を設けるようにしているので、基板１２の内部を伝搬する光の伝搬角度θ１と、回折格子４への入射角度θ１ａとを分離することができる。そして、変換部１３の屈折率を変えることにより回折格子４への入射角度θ１ａを回折効率の高い範囲に変換することが可能となる。そのため、回折効率を向上させることができ、光の利用効率を向上させることができる。このことは、高輝度の発光装置１とすることができることにもなる。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置について例示をする。      
図１０は、本実施の形態に係る液晶表示装置について例示をするための模式図である。  図１０に示すように、液晶表示装置５０には、本実施の形態に係る発光装置１（導光板１１）、液晶表示パネル５３が設けられている。発光装置１（導光板１１）は、箱状を呈する筐体５４の内部に設けられている。また、液晶表示パネル５３は、発光装置１が有する導光板１１の光出射面３に対向するようにして設けられ、発光装置１（導光板１１）から出射した光を受光できるようになっている。また、導光板１１の光出射面３と対向する側の面に図示しない光反射シート、プリズム、回折格子などを必要に応じて設けるようにすることができる。    
なお、本実施の形態に係る発光装置１（導光板１１）以外の構成要素は、既知の技術を適用することができるのでその説明は省略する。      
本実施の形態に係る液晶表示装置によれば、高輝度の表示特性を得ることができる。    次に、本実施の形態に係る導光板の製造方法について例示をする。    
図１１は、第１の実施の形態に係る導光板の製造方法について例示をするための模式工程図である。        
本実施の形態においては、回折格子４を有する変換部１３を形成した後に、変換部１３に基板１２を設けるようにしている。すなわち、回折格子４の形状を転写する凹凸部（凹凸形状のパターン６０ａ）が形成された金型６０を用いて、変換部１３の一方の主面に回折格子４を形成し、変換部１３の回折格子４が形成された面と対向する面に、変換部１３の屈折率よりも低い屈折率を有する基板１２を設けるようにしている。
【００５１】
まず、図１１（ａ）に示すように、電子ビームリソグラフィー法や機械加工を用いて金型６０を作成する。金型６０の主面には、変換部１３に設けられる回折格子４の形状を転写できるように、凹凸形状のパターン６０ａが形成されている。
【００５２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、金型６０を用いて高屈折率を有する樹脂材料などにパターン６０ａを転写する。転写には、インプリント法、射出成形法などを用いることができる。このパターン６０ａが転写されたものが変換部１３となり、転写されたパターン６０ａが回折格子４となる。
【００５３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、変換部１３の回折格子４が設けられた面と対向する面に基板１２を設けることで導光板１１を形成させる。導光板１１の形成（変換部１３と基板１２との接合）には接着法などを用いることができる。
【００５４】
次に、図１１（ｄ）に示すように、導光板１１を金型６０から離型させる。    
次に、図１１（ｅ）に示すように、基板１２の変換部１３が設けられた面と対向する面に反射シート１４を設けるようにすることもできる。また、反射シート１４や基板１２の変換部１３が設けられた面と対向する面には、必要に応じてプリズムや回折格子などをパターニングすることもできる。
【００５５】
図１２は、第２の実施の形態に係る導光板の製造方法について例示をするための模式工程図である。      
本実施の形態においては、変換部１３と基板１２とを接合した後に、変換部１３に回折格子４を設けるようにしている。すなわち、変換部１３と、変換部１３の屈折率よりも低い屈折率を有する基板１２と、を接合し、回折格子４の形状を転写する凹凸部（凹凸形状のパターン６０ａ）が形成された金型６０を用いて、変換部１３の主面に回折格子４を形成するようにしている。
【００５６】
まず、図１１（ａ）に例示をしたものと同様に、電子ビームリソグラフィー法や機械加工を用いて金型６０を作成する。  
一方、図１２（ａ）に示すように、基板１２となる板状材１２ａと、変換部１３となる板状材１３ａとを接合する。これらの接合には接着法などを用いることができる。
【００５７】
次に、図１２（ｂ）に示すように、金型６０を用いて板状材１３ａにパターン６０ａを転写する。転写には、インプリント法などを用いることができる。このパターン６０ａが転写されたものが変換部１３となり、転写されたパターン６０ａが回折格子４となる。また、板状材１２ａが基板１２となる。そして、基板１２と変換部１３とにより導光板１１が形成される。
【００５８】
次に、図１２（ｃ）に示すように、導光板１１を金型６０から離型させる。    
次に、図１２（ｄ）に示すように、基板１２の変換部１３が設けられた面と対向する面に反射シート１４を設けるようにすることもできる。また、反射シート１４や基板１２の変換部１３が設けられた面と対向する面には、必要に応じてプリズムや回折格子などをパターニングすることもできる。
【００５９】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、発光装置１、導光板１１、液晶表示装置５０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００６０】
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施の形態に係る導光板、発光装置を例示するための模式図である。
【図２】比較例に係る導光板、発光装置を例示するための模式図である。
【図３】回折格子への入射角度（伝搬角度）と回折効率との関係を例示するためのグラフ図である。
【図４】回折効率を例示するためのグラフ図である。
【図５】他の比較例に係る導光板、発光装置を例示するための模式図である。
【図６】図５に例示をした導光板における回折格子への入射角度（伝搬角度）と回折効率との関係を例示するためのグラフ図である。
【図７】回折効率を例示するためのグラフ図である。
【図８】基板の屈折率と変換部の屈折率との組合せによる効果を例示するためのグラフ図である。
【図９】基板の屈折率と変換部の屈折率との組合せによる効果を例示するためのグラフ図である。
【図１０】本実施の形態に係る液晶表示装置について例示をするための模式図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る導光板の製造方法について例示をするための模式工程図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る導光板の製造方法について例示をするための模式工程図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  発光装置、２  光源、３  光出射面、４  回折格子、５  光入射面、１１  導光板、１２  基板、１３  変換部、５０  液晶表示装置、５３  液晶表示パネル、θ１  伝搬角度、θ１ａ  伝搬角度、θ４  出射角度
【図１】
2010033772.tif 000003
【図２】
2010033772.tif 000004
【図３】
2010033772.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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